アルミ缶が冷たい理由
冷蔵庫から取り出したアルミ缶を手に取る。
「冷たい」
当たり前の感覚ですが、ここにアルミニウムの本質があります。
同じ冷蔵庫に入っていたペットボトルと比べてみてください。 アルミ缶の方が、明らかに冷たく感じる。
でも、温度計で測れば、どちらも同じ温度のはず。
なぜ、アルミ缶の方が冷たく感じるのか。
答えは「熱伝導率」です。
熱伝導率とは何か
熱伝導率とは、熱がどれだけ速く材料の中を移動できるかを示す数値です。
単位は「W/m・K（ワット毎メートル毎ケルビン）」。
数字が大きいほど、熱が速く伝わる。
アルミニウムの熱伝導率は、約237 W/m・K。
この数字だけでは実感が湧かないかもしれません。 他の素材と比べてみましょう。
| 素材 | 熱伝導率（W/m・K） |
|---|---|
| 銀 | 429 |
| 銅 | 398 |
| アルミニウム | 237 |
| 鉄 | 80 |
| ステンレス | 15 |
| ガラス | 1 |
| プラスチック（PET） | 0.2 |
| 空気 | 0.026 |
アルミニウムは、鉄の約3倍、ステンレスの約16倍の速さで熱を伝える。
銀や銅には負けますが、重さと価格を考えると、実用的な素材としてはアルミニウムが最もバランスが良い。
冷たく「感じる」メカニズム
話を戻しましょう。
なぜ、同じ温度なのに、アルミ缶の方が冷たく感じるのか。
答え：熱の移動が速いから。
あなたの手は、約36℃。 冷蔵庫から出したばかりの缶は、約5℃。
手が缶に触れると、手から缶へ熱が移動します。
アルミニウムは熱伝導率が高いので、手から奪った熱を素早く缶全体に分散させる。 だから、触れた部分がすぐに冷たくなる。
一方、プラスチックは熱伝導率が低い。 手から奪った熱が、触れた部分に留まる。 だから、すぐに「温まった」ように感じる。
「冷たい」のは温度ではなく、熱の移動速度への感覚なのです。
熱のスーパーハイウェイ
熱伝導率を道路に例えると、こうなります。
- アルミニウム：片側4車線の高速道路。熱が渋滞なくスイスイ流れる。
- 鉄：片側2車線の国道。流れるが、少し遅い。
- ステンレス：細い農道。熱がなかなか進まない。
- プラスチック：砂利道。熱がほとんど動けない。
アルミニウムは、熱のスーパーハイウェイです。
この特性をどう使うかで、製品の価値が決まります。
用するかで、まったく新しい価値が生まれる可能性があるのです。
熱伝導率が高い (例：アルミニウム)
→ 熱をすばやく分散させ、ムラなく伝える
熱伝導率が低い (例：発泡スチロール)
→ 熱がこもりやすく、じわじわとしか伝わらない
熱伝導率を活かす3つの方向
アルミニウムの熱伝導率を製品設計に活かすとき、大きく3つの方向があります。
1. 熱を「逃がす」
発生した熱を、素早く外部に放出する。
代表例：ヒートシンク（放熱器）
パソコンのCPU、LEDライト、電気自動車のバッテリー—— これらは動作中に大量の熱を発生します。
この熱を効率よく逃がさないと、性能が落ちたり、寿命が縮んだり、最悪の場合は故障する。
アルミニウムのヒートシンクは、熱源から熱を素早く吸収し、フィン（放熱板）を通じて空気中に放出します。
熱を「逃がす」設計は、現代の電子機器に欠かせません。
2. 熱を「伝える」
熱を均一に、素早く、目的の場所に届ける。
代表例：調理器具
アルミ鍋やフライパンは、火から受けた熱を底面全体に素早く広げます。 だから、ムラなく加熱できる。
鉄のフライパンは、火が当たっている部分だけが熱くなりやすい。 ステンレス鍋は、さらに熱ムラが出やすい。
アルミニウムの「熱を均一に伝える」特性は、調理の品質を左右します。
3. 熱を「操る」
熱の流れを意図的にコントロールして、新しい機能を生み出す。
代表例：アイスクリームスプーン
アルミ製のアイスクリームスプーンをご存じですか？
持ち手を握ると、手の熱がスプーンの先端に伝わる。 その熱で、固いアイスクリームが溶けて、すくいやすくなる。
これは、アルミニウムの熱伝導率を「機能」に変換した例です。
熱を操ることで、これまでにない製品体験を生み出せる。
なぜアルミ鍋は焦げ付きやすいのか
「アルミ鍋は焦げ付きやすい」
そう感じたことはありませんか？
実は、これも熱伝導率が関係しています。
熱伝導が良すぎる問題
アルミニウムは熱をすぐに伝える。 火を止めても、余熱がすぐに全体に広がってしまう。
鉄鍋やステンレス鍋は、熱の移動が遅い。 だから、火を止めた後も「じわじわ」と余熱で調理が続く。
アルミ鍋は、火を止めたら本当に止まる。 だから、火加減のコントロールがシビアになる。
薄さの問題
アルミ鍋は軽くするために薄く作られることが多い。
薄いと、熱容量（蓄えられる熱の量）が小さい。 食材を入れた瞬間に温度が急激に下がる。
温度が下がると、食材がくっつきやすくなる。
焦げ付きやすいのは、アルミニウムの「欠点」ではなく、「特性」の裏側。
厚手のアルミ鍋を選ぶか、火加減を意識することで、この問題は軽減できます。
🍳 コラム：プロの厨房でアルミ鍋が愛される理由
家庭ではテフロン加工のフライパンが主流ですが、 プロの厨房では、今でもアルミ製の鍋やフライパンが使われています。
なぜか。
熱の反応が速いから。
火力を上げれば、すぐに温度が上がる。 火を弱めれば、すぐに温度が下がる。
この「レスポンスの良さ」が、繊細な火加減を必要とする料理で重宝される。
イタリアンのシェフがパスタを仕上げるとき、 フレンチのシェフがソースを煮詰めるとき、
彼らは、火と鍋の「対話」を楽しんでいる。
アルミニウムは、その対話に素早く応えてくれる素材なのです。
ヒートシンクの設計——押出形材の強み
熱を「逃がす」設計で最も重要なのが、表面積です。
熱は、空気との接触面から放出される。 表面積が大きいほど、放熱効率が上がる。
だから、ヒートシンクには「フィン」と呼ばれる薄い板がたくさん並んでいる。
押出成形なら、複雑な形状を一体で作れる
切削加工でフィンを作ると、材料の無駄が多く、コストがかかる。
しかし、押出成形なら、フィン付きの形状を最初から一体で作れます。
金型から押し出すだけで、複雑な断面が連続して出てくる。
- 材料の無駄が少ない
- 加工工程が減る
- 量産に向いている
私たちは、様々なヒートシンク形材を製造しています。
フィンの枚数、高さ、間隔、厚み—— これらを調整することで、放熱性能を最適化できる。
放熱性能を左右する要素
| 要素 | 放熱への影響 |
|---|---|
| フィンの枚数 | 多いほど表面積が増え、放熱効率が上がる |
| フィンの高さ | 高いほど表面積が増えるが、空気の流れに注意 |
| フィンの間隔 | 狭すぎると空気が流れにくくなる |
| フィンの厚み | 薄いほど表面積は増えるが、熱が根元から先端に伝わりにくくなる |
| ベースの厚み | 厚いほど熱を均一に広げられる |
最適なバランスは、用途によって異なります。
自然対流（ファンなし）なのか、強制対流（ファンあり）なのか。 発熱量はどれくらいか。取り付けスペースは。
これらの条件を踏まえて、形状を設計します。
🛸 コラム：宇宙では熱を逃がせない
地球上では、熱は3つの方法で移動します。
- 伝導：物質を通じて伝わる
- 対流：空気や水の流れで運ばれる
- 放射：電磁波として飛んでいく
ヒートシンクは、主に「対流」を利用しています。 フィンの表面に空気が触れ、熱を奪っていく。
しかし、宇宙には空気がない。
対流が使えない。 伝導も、接触している部分だけ。
宇宙ステーションや人工衛星では、放射で熱を逃がすしかない。
だから、宇宙機には巨大な「ラジエーター」が取り付けられている。
国際宇宙ステーション（ISS）を見たことがありますか？ あの横に広がる白い板——あれがラジエーターです。
アルミニウム合金で作られたラジエーターが、 宇宙空間に向けて熱を放射している。
地球では当たり前の「空気に熱を逃がす」が、 宇宙では使えない。
熱伝導率の高さだけでは解決できない、宇宙ならではの課題です。
銀や銅ではなく、なぜアルミニウムなのか
熱伝導率だけを見れば、銀（429）や銅（398）の方が優れています。
では、なぜアルミニウムが選ばれるのか。
重さ
| 金属 | 密度（g/cm³） |
|---|---|
| アルミニウム | 2.7 |
| 銅 | 8.9 |
| 銀 | 10.5 |
| 鉄 | 7.9 |
アルミニウムは、銅の約1/3の重さ。
同じ体積なら、アルミニウムの方が圧倒的に軽い。
軽さが求められる製品——ノートパソコン、スマートフォン、自動車、航空機——では、この差が決定的です。
価格
銀は貴金属。産業用途には高すぎる。
銅もアルミニウムより高価。しかも重い。
同じ放熱性能を得るためのコストで比較すると、アルミニウムが最も経済的。
加工性
アルミニウムは、切削も、押出も、鋳造もしやすい。
銅は柔らかくて加工しやすいが、重い。 銀は論外。
性能・重量・コスト・加工性のバランスで、アルミニウムが選ばれる。
🪙 コラム：銅のヒートシンクが使われる場面
「アルミニウムが最適」と書きましたが、例外もあります。
超高性能が求められる場面では、銅が使われることがある。
例えば、ハイエンドのゲーミングPCやサーバー。
CPUやGPUの発熱量が極めて大きく、 わずかな放熱性能の差が、動作の安定性を左右する。
そういう場合、重くて高価でも、銅が選ばれる。
あるいは、ハイブリッド構造。
ヒートパイプ（熱を素早く移動させる管）に銅を使い、 フィン部分にはアルミニウムを使う。
それぞれの素材の強みを組み合わせた設計です。
「どちらが優れているか」ではなく、 「用途に合った素材を選ぶ」ことが大切です。
熱伝導率と電気伝導率の関係
実は、熱伝導率が高い金属は、電気伝導率も高い傾向があります。
| 金属 | 熱伝導率（W/m・K） | 電気伝導率（%IACS） |
|---|---|---|
| 銀 | 429 | 105 |
| 銅 | 398 | 100（基準） |
| アルミニウム | 237 | 61 |
| 鉄 | 80 | 17 |
これは偶然ではありません。
熱も電気も、金属の中では自由電子によって運ばれます。
自由電子が動きやすい金属は、熱も電気もよく伝える。
この関係を「ヴィーデマン・フランツの法則」と呼びます。
アルミニウムが電線や送電線にも使われる理由が、ここにあります。
銅ほどの伝導率はないが、軽くて安い。 送電線のように長距離になると、重量とコストの差が効いてくる。
まとめ
- 熱伝導率：熱がどれだけ速く材料の中を移動できるかを示す数値
- アルミニウムは237 W/m・K：鉄の約3倍、ステンレスの約16倍
- 「冷たく感じる」のは熱の移動が速いから：温度ではなく、熱伝導率への感覚
- 3つの活かし方：熱を「逃がす」「伝える」「操る」
- 押出形材の強み：複雑なフィン形状を一体成形できる
- 銅や銀より選ばれる理由：性能・重量・コスト・加工性のバランス
熱を味方につける
アルミニウムの熱伝導率は、単なる数値ではありません。
触ればわかる、体感できる特性です。
冷たいアルミ缶。 すぐに温まるアルミホイル。 熱を素早く逃がすヒートシンク。
この「熱の速さ」を理解し、設計に活かすことで、 製品の性能、品質、ユーザー体験が変わります。
私たちは、様々な形状のアルミ押出形材を製造しています。
ヒートシンク、放熱フレーム、熱交換器部品—— 熱伝導率を活かした形材設計のご相談があれば、お気軽にお問い合わせください。
参考文献・データ出典
- 理科年表オフィシャルサイト（国立天文台編）https://official.rikanenpyo.jp/
- 一般社団法人 日本アルミニウム協会「アルミニウム材料の諸特性データベース：物理的性質」https://www.aluminum.or.jp/materialdb/3.html
